DE19859051A1 - Werkzeug und Verfahren zur spanabtragenden Bearbeitung eines Werkstücks - Google Patents

Abstract

Es wird ein Werkzeug zur spanabtragenden Bearbeitung eines Werkstücks zur Erzeugung einer nicht ebenen Oberfläche, insbesondere eines Ventilsitzes, mit einem mindestens eine von einer Halterung (9) aufgenommenen Messerplatte (7) aufweisenden Grundkörper (3), einem gegenüber dem Grundkörper (3) verlagerbaren Teilwerkzeug (51) und einer mit der Halterung (9) über eine Kopplungseinrichtung (13) zusammenwirkenden Betätigungseinrichtung (15) vorgeschlagen, das sich dadurch auszeichnet, daß die Kopplungseinrichtung (13) einen Exzenter (17) umfaßt, der mittels der Betätigungseinrichtung (15) um eine gegenüber der Mittelachse (21) des Werkzeugs (1) versetzte Achse (19) drehbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur spanabtra­ genden Bearbeitung eines Werkstücks gemäß Oberbe­ griff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur spanabtragenden Bearbeitung eines Werkstücks nach Anspruch 14.

Werkzeuge der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie dienen der Erzeugung einer nicht ebenen Ober­ fläche an dem Werkstück, insbesondere an einem Ven­ tilsitz im Bereich eines Zylinderkopfs einer Brenn­ kraftmaschine. Die nicht ebenen Oberflächen zeich­ nen sich dadurch aus, daß sie im Querschnitt be­ trachtet aus mindestens zwei gegeneinander geneig­ ten Strecken eines Streckenzuges oder aus einer durchgehend gekrümmten Linie bestehen. Zur Bearbei­ tung der Oberfläche wird entweder das Werkzeug in Rotation versetzt und mit dem zu bearbeitenden Werkstück in Eingriff gebracht oder das sich dre­ hende Werkstück gegenüber dem feststehenden Werk­ zeug bewegt. Wesentlich ist, daß zwischen Werkzeug und Werkstück eine Relativbewegung gegeben ist, aufgrund derer mindestens eine Messerplatte des Werkzeugs Späne von dem Werkstück abtragen kann.

Während der Bearbeitung der nicht ebenen Oberfläche wird die Messerplatte gegenüber einer gedachten Mittelachse des Werkzeugs beziehungsweise Werk­ stücks in radialer Richtung bewegt. Gleichzeitig findet eine Vorschubbewegung des Werkzeugs bezie­ hungsweise Werkstücks in Richtung dieser Mittelach­ se statt.

Das Werkzeug zeichnet sich dadurch aus, daß es ein gegenüber dem Grundkörper des Werkzeugs bewegliches Teilwerkzeug umfaßt, das beispielsweise gegenüber der obengenannten Mittelachse eine translatorische Bewegung durchführen kann. Beispielsweise kann das Teilwerkzeug als Reibahle ausgebildet sein, die da­ zu dient, die Innenfläche einer vorgebohrten Lager­ buchse zur Führung eines Ventilschafts einer Fein­ bearbeitung zu unterwerfen.

Bei den bekannten Werkzeugen wird die Messerplatte von einer Halterung aufgenommen, die zur Durchfüh­ rung der Axial- und Radialbewegung der Messerplatte mit einem als Schieber ausgebildeten Kopplungsele­ ment zusammenwirkt. Mit Hilfe einer Betätigungsein­ richtung wird der Schieber während der Bearbeitung der nicht ebenen Oberfläche des Werkstücks inner­ halb des Grundkörpers des Werkzeugs verlagert. Um dadurch auftretende Unwuchten des Werkzeugs zu ver­ meiden, ist ein sogenannter Gegenschieber vorgese­ hen, der die Massenverlagerung innerhalb des Grund­ körpers ausgleichen soll. Es hat sich jedoch ge­ zeigt, daß das Auswuchten eines derartigen Werk­ zeugs problematisch ist. Ein derartiges Werkzeug ist überdies sehr aufwendig aufgebaut und daher ko­ stenintensiv.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Werkzeug vorge­ schlagen, das die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist und das sich dadurch auszeichnet, daß es sehr einfach aufgebaut und auswuchtbar ist.

Das Werkzeug zeichnet sich dadurch aus, daß die Kopplungseinrichtung einen Exzenter umfaßt, der mittels der Betätigungseinrichtung um eine gegen­ über der Mittelachse des Werkzeugs versetzte Achse drehbar ist. Die Halterung der Messerplatte des Werkzeugs ist so an dem Exzenter angebracht, daß bei einer Drehung des Exzenters einerseits die Hal­ terung entlang einer gedachten bogenförmigen Bahn bewegt wird und andererseits ihren Abstand gegen­ über der Mittelachse des Werkzeugs verändert, damit also eine Radialbewegung durchführt. Während der Bearbeitung der nicht ebenen Oberfläche des Werk­ stücks mittels der Messerplatte wird zumindest die Halterung oder aber das komplette Werkzeug gegen­ über dem feststehenden Werkstück oder das Werkstück gegenüber dem Werkzeug einer Axialbewegung in Rich­ tung der Mittelachse unterworfen, so daß insgesamt eine Bewegung der Messerplatte bewirkt wird, die Bewegungskomponenten in axialer als auch in radia­ ler Richtung umfaßt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Werkzeugs zeichnet sich dadurch aus, daß die Kopplungsein­ richtung eine die Drehbewegung des Exzenters bewir­ kende Umsetzeinrichtung umfaßt, die mindestens zwei miteinander kämmende Gewindeelemente aufweist. Die Gewindeelemente sind vorzugsweise als Steilgewinde­ elemente ausgebildet. Ein erstes der Gewindeelemen­ te ist mit der Betätigungseinrichtung und ein zwei­ tes mit dem Exzenter gekoppelt. Bei einer Aktivie­ rung der Betätigungseinrichtung wird eine Axialbe­ wegung des ersten Gewindeelements in eine Drehbe­ wegung des anderen Gewindeelements umgesetzt, wo­ durch der Exzenter in Drehung versetzt wird. Dieses Werkzeug zeichnet sich durch einen einfachen, stö­ rungsunanfälligen Aufbau aus, der kostengünstig realisierbar ist.

Bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel des Werk­ zeugs, bei dem ein erstes Gewindeelement als Hül­ senelement ausgebildet ist, das auf seiner Innen­ seite ein Gewinde aufweist. Eine derartige Reali­ sierung ist auf kleinstem Raum möglich, so daß sehr kleine Werkzeuge realisierbar sind.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des Werkzeugs ist die Betätigungseinrichtung als erste Druck-/Zugstange ausgebildet. Derartige Betä­ tigungseinrichtungen sind bekannt und daher auf einfache Weise mit bestehenden Werkzeugmaschinen koppelbar.

Bevorzugt wird insbesondere ein Ausführungsbeispiel eines Werkzeugs, bei dem das Teilwerkzeug als Rei­ bahle ausgebildet ist, deren Mittelachse mit der Mittelachse des Werkzeugs zusammenfällt. Mit Hilfe dieses Werkzeugs ist beispielsweise die Erzeugung der Auflagefläche für ein Ventil, also des Ventil­ sitzes, und die Bearbeitung der Lagerhülse, die den Schaft eines Ventils führt, möglich.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den übri­ gen Unteransprüchen.

Ein Verfahren zur spanabtragenden Bearbeitung eines Werkstücks zur Erzeugung einer nicht ebenen Ober­ fläche ist ebenfalls bekannt. Bei der nicht ebenen Oberfläche kann es sich insbesondere um einen Ven­ tilsitz handeln, so daß insoweit auf die Ausführun­ gen zu dem bekannten Werkzeug verwiesen wird. Bei der Bearbeitung der nicht ebenen Oberfläche kann, wie oben ausgeführt, das Werkzeug gegenüber einem feststehenden Werkstück rotieren oder umgekehrt. Wesentlich ist auch hier allein die Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück, damit eine Messer­ platte Späne von der zu bearbeitenden Oberfläche abtragen kann.

Es ist bekannt, das Werkzeug an das zu bearbeitende Werkstück heranzufahren und zunächst die nicht ebe­ ne Oberfläche, beispielsweise also den Ventilsitz im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, zu bear­ beiten. Danach wird das Teilwerkzeug, also bei die­ sem Beispiel eine Reibahle, aus dem Werkzeug ausge­ fahren und in das zu bearbeitende Werkstück einge­ führt. Dabei wird die Oberfläche der Lagerbuchse für den Ventilschaft bearbeitet.

Es hat sich herausgestellt, daß bei einer derarti­ gen Bearbeitung eine exakte Fluchtung zwischen Ven­ tilsitz und Ventilschaftbohrung nicht in allen Fäl­ len gewährleistet werden kann. Häufig ist auch die Oberflächenqualität und Maßhaltigkeit der Ventil­ sitzoberfläche nicht optimal.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, daß sich dadurch auszeichnet, daß die hier genannten Nachteile vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren vorge­ schlagen, daß die in Anspruch 14 genannten Verfah­ rensschritte umfaßt. Es zeichnet sich dadurch aus, daß das Werkzeug zunächst an das Werkstück herange­ fahren wird, während das Teilwerkzeug in den Grund­ körper des Werkzeugs zurückgezogen ist. Es wird dann das Teilwerkzeug in das zu bearbeitende Werk­ stück eingefahren, um beispielsweise die Lagerbuch­ se für den Ventilschaft zu bearbeiten. Durch diesen Bearbeitungsschritt wird das Werkzeug gegenüber dem Werkstück exakt zentriert. Es ist daher nun mög­ lich, anschließend einen zweiten Werkstückbereich zur Erzeugung der nicht ebenen Oberfläche mittels der mindestens einen Messerplatte des Werkzeugs zu bearbeiten, wobei diese eine Bewegung in axialer und radialer Richtung durchführt.

Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform des Verfahrens, die sich dadurch auszeichnet, daß zu­ mindest bei Beginn der Bearbeitung des zweiten Werkstückbereichs das Teilwerkzeug in das Werkstück eingefahren ist. Das Teilwerkzeug zentriert damit das Werkzeug in dem zu bearbeitenden Werkstück. Wird nun mit der Bearbeitung des zweiten Werkstück­ bereichs begonnen, befindet sich das Werkzeug be­ ziehungsweise dessen mindestens eine Messerplatte in einer exakt definierten Position gegenüber dem Werkstück. Damit ergibt sich eine optimale Ausrich­ tung der beiden mit Hilfe des Werkzeugs bearbeite­ ten Oberflächenbereiche des Werkstücks.

Weitere Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich­ nungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines im Längsschnitt wiedergegebenen ersten Ausführungsbei­ spiels eines ersten Werkzeugs mit zwei Druck-/Zugstangen;

Fig. 2 eine Prinzipskizze eines weiteren Ausfüh­ rungsbeispiels eines im Längsschnitt wie­ dergegebenen Werkzeugs mit einer einzigen Druck-/Zugstange und

Fig. 3 eine Prinzipskizze zur Verdeutlichung des Verfahrens zur spanabtragenden Bearbei­ tung eines Werkstücks.

Fig. 1 zeigt ein Werkzeug 1 mit einem Grundkörper 3, der auf einer Seite mit einem in eine Werkzeug­ maschine einbringbaren Befestigungsschaft 5 verse­ hen ist. Das Werkzeug 1 weist mindestens eine Mes­ serplatte 7 auf, die von einer Halterung 9 aufge­ nommen wird und an dieser mittels einer Befesti­ gungsschraube 11 angebracht ist. Die auch als Klemmhalter bezeichnete Halterung 9 ist an einer Kopplungseinrichtung 13 angebracht, die mit einer Betätigungseinrichtung 15 zusammenwirkt.

Die Kopplungseinrichtung 13 weist einen mit der Halterung 9 gekoppelten Exzenter 17 auf, dessen Achse 19 gegenüber der Mittelachse 21 des Werkzeugs 1 versetzt ist. Der Exzenter 17 ist über eine Um­ setzeinrichtung 23 der Kopplungseinrichtung 13 mit der Betätigungseinrichtung 15 derart gekoppelt, daß bei einer Aktivierung der Betätigungseinrichtung 15 eine Drehbewegung des Exzenters 17 um die Achse 19 erfolgt. Dazu umfaßt die Umsetzeinrichtung 23 min­ destens zwei miteinander kämmende Gewindeelemente, die vorzugsweise als Steilgewindeelemente ausgebil­ det sind. Bei dem hier dargestellten Ausführungs­ beispiel ist an dem Exzenter 17 ein erstes Gewinde­ element 25 angebracht. Es sind hier beispielsweise Schrauben 27 und 29 vorgesehen, um das erste Gewin­ deelement 25 an dem Exzenter 17 zu befestigen.

Mit dem ersten Gewindeelement 25 wirkt ein zweites Gewindeelement 31 zusammen, welches hier zwei Tei­ lelemente 33 und 35 aufweist. Das erste Gewindeele­ ment 25 ist als Hülsenelement ausgebildet, das auf seiner Innenseite mit einem Innengewinde ausgestat­ tet ist. Entsprechend ist das zweite Gewindeelement 31 beziehungsweise sind dessen Teilelemente 33 und 35 mit einen Außengewinde versehen, das mit dem In­ nengewinde des ersten Gewindeelements 25 kämmt.

Das erste Gewindeelement ist auf seiner Außenfläche mit einer Nut 37 versehen, in die ein Sicherungse­ lement 39 eingreift, welches eine axiale Verlage­ rung des ersten Gewindeelements 25, also eine Ver­ lagerung in Richtung der Achse 19, verhindert. Die Nut 37 erstreckt sich auf der Außenseite des ersten Gewindeelements 25, über einen kreisbogenförmigen Bereich der konzentrisch zur Achse 19 verläuft.

Das erste Gewindeelement 25 ist mittels einer La­ gereinrichtung 41 im Grundkörper 3 des Werkzeugs 1 drehbar gelagert, die hier ein erstes Lager 43 in der Nähe des Exzenters 17 und ein zweites Lager 45 an dem dem Exzenter 17 abgewandten Ende des ersten Gewindeelements 25 umfaßt. Die Lagereinrichtung 41 ist vorzugsweise als Wälzlager ausgebildet, wobei das erste Lager 43 und das zweite Lager 45 in einem möglichst großen Abstand zueinander angeordnet sind, wodurch die Umsetzeinrichtung 23 sicher und möglichst spielfrei gehalten wird.

Die Umsetzeinrichtung 23 wirkt hier mit einer er­ sten Druck-/Zugstange 47 der Betätigungseinrichtung 15 zusammen, die mit einer geeigneten, bekannten Aktivierungseinrichtung einer Werkzeugmaschine zu­ sammenwirkt und in Richtung der Mittelachse 21 ver­ lagerbar ist. Über eine erste Nut/Federverbindung 49 wird eine Verdrehung der Betätigungseinrichtung 15 beziehungsweise der Druck-/Zugstange 47 gegen­ über dem Grundkörper 3 des Werkzeugs 1 während ei­ ner Axialverlagerung verhindert. Das zweite Gewin­ deelement 31 beziehungsweise die Teilelemente 33 und 35 sind auf ein Ende der ersten Druck- /Zugstange 47 aufgebracht, beispielsweise aufge­ preßt. Wesentlich ist, daß bei einer Axialbewegung der ersten Druck-/Zugstange 47 das zweite Gewindee­ lement 31 ebenfalls eine Axialbewegung innerhalb des als Hülse ausgebildeten ersten Gewindeelements 25 ausführt, wenn das zweite Gewindeelement 31 als in die Hülse des ersten Gewindeelements 25 ein­ steckbares Steckteil ausgebildet ist. Aufgrund der als Steilgewinde ausgebildeten Innen- und Außenge­ winde der Gewindeelemente 25 und 31 wird bei einer Axialbewegung der ersten Druck-/Zugstange 47 eine Rotation des ersten Gewindeelements 25 bewirkt und damit eine Drehbewegung des Exzenters 17 um die Achse 19.

Es zeigt sich, daß für die Funktion der Umsetzein­ richtung 23 die Axialbewegung des zweiten Gewindee­ lements 31 entscheidend ist, es ist also möglich, daß die Betätigungseinrichtung 15 anstelle der er­ sten Druck-/Zugstange 47 einen mit dem zweiten Ge­ windeelement 31 zusammenwirkenden Kolben aufweist, der auf beliebige Weise, beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch, in axialer Richtung verlagerbar ist, wodurch das erste Gewindeelement 25 in Rotati­ on versetzbar ist.

Das in Fig. 1 dargestellte Werkzeug 1 weist ein in dem Grundkörper 3 untergebrachtes, hier als Reibah­ le ausgebildetes Teilwerkzeug 51 auf, welches hier in seiner ausgefahrenen Position dargestellt ist.

Das Teilwerkzeug 51 wirkt mit der Betätigungsein­ richtung 15 zusammen, die hier eine zweite Druck- /Zugstange 53 umfaßt, die im Inneren der ersten Druck-/Zugstange 47 geführt und durch eine zweite Nut/Federeinrichtung 55 gegen Verdrehen gesichert ist.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei­ spiel durchdringt das Teilwerkzeug 51, das hier in seiner eingefahrenen Position dargestellt ist, den Grundkörper 3 des Werkzeugs 1.

Das Teilwerkzeug 51 ist starr mit der Betätigungs­ einrichtung 15 beziehungsweise der zweiten Druck- /Zugstange 53 gekoppelt, so daß bei einer Bewegung der zweiten Druck-/Zugstange in Richtung der Mitte­ lachse 21 eine Axialbewegung des Teilwerkzeugs 51 bewirkt wird.

Das Werkzeug 1 ist an seinem in Fig. 1 linken Ende mit einer Führungsbuchse 57 versehen, durch die das Teilwerkzeug 51 aus dem Grundkörper 3 des Werkzeugs 1 austritt.

In Fig. 1 ist noch eine Lagerbuchse 59 angedeutet, die in einem hier nicht dargestellten, zu bearbei­ tenden Werkstück, beispielsweise in einem Zylinder­ kopf einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. Au­ ßerdem ist ein zweiter Werkstückbereich 61, nämlich ein Ring 63 angedeutet, der mittels der Messerplat­ te 7 zur Erzeugung einer nicht ebenen Oberfläche, nämlich eines Ventilsitzes, mittels des Werkzeugs 1 bearbeitet wird.

Fig. 2 zeigt im Längsschnitt ein zweites Ausfüh­ rungsbeispiel des Werkzeugs 1, bei dem gleiche Tei­ le mit gleichen Bezugsziffern versehen sind, so daß insoweit auf die Beschreibung zu Fig. 1 verwiesen wird.

Das Werkzeug 1 gemäß Fig. 2 weist eine Kopplungs­ einrichtung 13 auf, die einen Exzenter 17 sowie ei­ ne Umsetzeinrichtung 23 auf, deren erstes als Hül­ senelement ausgebildetes Gewindeelement 25 einstüc­ kig mit dem Exzenter 17 ausgebildet ist. Das erste Gewindeelement 25 weist auf seiner Innenseite eine auch als Drallnut bezeichnete, auf einer gedachten Schraubenlinie liegende Innennut auf, in die ein hier gestrichelt angedeuteter Stein 65 eingreift, der starr mit der Betätigungseinrichtung 15 gekop­ pelt ist, die hier lediglich eine einzige Druck- /Zugstange 47' umfaßt. Diese ist im Inneren des Grundkörpers 3 des Werkzeugs 1 in Richtung der Mit­ telachse 21 verlagerbar, wobei der Stein 65 zwangs­ weise ebenfalls in axialer Richtung verschoben wird. Dieser dient als zweites Gewindeelement 31, das so mit dem ersten Gewindeelement 25 zusammen­ wirkt, daß bei einer Axialbewegung des Steins 65 beziehungsweise der Druck-/Zugstange 47' eine Dreh­ bewegung des Exzenters 17 bewirkt wird. Dadurch wird auch hier die über eine Halterung 9 am Exzen­ ter 17 angebrachte Messerplatte 7 entlang einer bo­ genförmig gekrümmten Bahn bewegt, wobei sich deren Abstand gegenüber der Mittelachse 21 ändert.

Auch bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Lagereinrichtung 41 vorgesehen, die ein erstes dem Exzenter zugewandtes Lager 43 und ein zweites an dem dem Exzenter 17 abgewandten Ende der Umsetzungseinrichtung 23 angeordnetes zweites Lager 45 aufweist.

Auch bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungs­ beispiel durchdringt das Teilwerkzeug 51, das hier in seiner ausgefahrenen Position dargestellt ist, den Grundkörper 3 des Werkzeugs 1. Es ist wiederum mittels einer Führungsbuchse 57 geführt und mit der Betätigungseinrichtung 15 beziehungsweise der Druck-/Zugstange 47' gekoppelt.

Auch bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungs­ beispiel ist eine hier nicht dargestellte Nut/Feder-Einrichtung vorgesehen, die eine Verdre­ hung der Betätigungseinrichtung 15 beziehungsweise der Druck-/Zugstange 47' gegenüber dem Grundkörper 3 des Werkzeugs 1 verhindert.

Zu der anhand der Fig. 1 und 2 erläuterten Um­ setzeinrichtung ist noch folgendes festzuhalten: Es wurde bei beiden in den Figuren dargestellten Aus­ führungsbeispielen davon ausgegangen, daß ein er­ stes Gewindeelement 25 mit einem Innengewinde und ein zweites Gewindeelement mit einem Außengewinde ausgebildet ist. Bei der Realisierung gemäß Fig. 2 besteht das Innengewinde aus der auf der Innenflä­ che des ersten Gewindeelements 25 vorgesehenen In­ nennut und das Außengewinde des zweiten Gewindeele­ ments 31 aus mindestens einem Stein 65, der in die Innennut eingreift.

Bei beiden Ausführungsbeispielen ist es möglich, die Funktion der Umsetzeinrichtung auch dadurch zu realisieren, daß mittels einer Betätigungseinrich­ tung 15 ein als Hülse ausgebildetes erstes Gewinde­ element in axialer Richtung bewegt wird, welches über ein Innengewinde mit einem Außengewinde eines zweiten Gewindeelements zusammenwirkt, welches ei­ nen Exzenter in Drehbewegung versetzt, während das hülsenförmige erste Gewindeelement in axialer Rich­ tung verlagert wird.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbei­ spiels des Werkzeugs 1 ist ebenfalls auf geeignete Weise sichergestellt, daß bei einer Axialbewegung der Betätigungseinrichtung 15 eine Verlagerung der Umsetzeinrichtung 23 beziehungsweise des ersten Ge­ windeelements 25 verhindert wird. Es ist hier bei­ spielhaft ein Sicherungsstift 69 vorgesehen, der in der Lagerungseinrichtung 41 verankert ist und in eine in die Außenfläche des ersten Gewindeelements 25 eingebrachte Nut 37 eingreift. Die Lagereinrich­ tung 41 ist durch einen Sicherungsring 71, der bei­ spielsweise auf das erste Gewindeelement 25 aufge­ schraubt ist, gegen eine axiale Verschiebung gesi­ chert. Damit ist also sichergestellt, daß eine axiale Bewegung der Betätigungseinrichtung 15 be­ ziehungsweise der Druck-/Zugstange 47' ausschließ­ lich in eine Drehbewegung des ersten Gewindeele­ ments 25 beziehungsweise des Exzenters 17 umgesetzt wird.

Im folgenden wird auf die Funktion des anhand von Fig. 1 und 2 erläuterten Werkzeugs und auf die Durchführung des Verfahrens zur spanabtragenden Be­ arbeitung eines Werkstücks anhand von Fig. 3 näher eingegangen:
Fig. 3 zeigt durch die Ziffern 1 bis 6 dargestell­ te verschiedene Funktionsstellungen des hier ledig­ lich angedeuteten Werkzeugs 1 und des zugehörigen Teilwerkzeugs 51 an, anhand derer das Verfahren er­ läutert werden soll. Fig. 3 zeigt auch die Füh­ rungsbuchse 57. Von dem zu bearbeitenden Werkstück sind hier lediglich die Lagerbuchse 59 sowie der Ring 63 angedeutet, der den zweiten Werkstückbe­ reich 61 darstellt, in dem die nicht ebene Oberflä­ che mittels der Messerplatte 7 erzeugt werden soll.

Ganz unten in Fig. 3 ist die Ausgangsposition des Werkzeugs 1 gegenüber einem zu bearbeitenden Werk­ stück gezeigt. Das Teilwerkzeug 51, also die Rei­ bahle, ist hier fast vollständig in den Grundkörper 3 beziehungsweise die Führungsbuchse 57 zurückgezo­ gen. Wesentlich ist, daß in dieser Funktionsstel­ lung beziehungsweise bei diesem Verfahrensschritt weder das Teilwerkzeug 51 noch die Messerplatte 7 mit dem zu bearbeitenden Werkstück in Eingriff ste­ hen. Das heißt, das Teilwerkzeug 51 ist so weit zu­ rückgezogen, daß die Lagerbuchse 59 nicht bearbei­ tet wird, außerdem steht die Messerplatte 7 nicht in Eingriff mit dem Ring 63.

Ganz oben in Fig. 3 ist mit Ziffer 2 ein erster Verfahrensschritt angedeutet. Es wird hier das Teilwerkzeug 51 radial in Richtung auf einen ersten Werkstückbereich, nämlich die Lagerbuchse 59, ver­ lagert, um deren Innenfläche einer spanabtragenden Bearbeitung zu unterziehen.

Es ist hier durch einen Pfeil 67 angedeutet, daß die Messerplatte 7 gegenüber der Mittelachse 21 des Werkzeugs 1 radial nach außen bewegt wird.

Das Teilwerkzeug 51 wird weiter einer Vorschubbewe­ gung unterworfen, das heißt aus dem Grundkörper 3 des Werkzeugs 1 ausgefahren, bis es die Lagerbuchse 59 über deren gesamten Länge bearbeitet hat. Dies ist in der mit der Ziffer 3 gekennzeichneten Funk­ tionsstellung in Fig. 3 angedeutet. Es ist dort auch gezeigt, daß die Messerplatte 7 weiter in ra­ dialer Richtung nach außen bewegt wird.

Die radiale Auswärtsbewegung der Messerplatte 7 wird in den Verfahrensschritten 2 und 3 dadurch be­ wirkt, daß der Exzenter 17 einer Drehbewegung un­ terworfen wird.

Bei dem in Fig. 3 mit der Ziffer 4 gekennzeichne­ ten dritten Verfahrensschritt wird das Teilwerkzeug 51 in den Grundkörper 3 des Werkzeugs 1 eingezogen, das heißt aus der Lagerbuchse 59 herausgezogen.

Die Messerplatte 7 bearbeitet den zweiten Werk­ stückbereich 61, nämlich den Ring 63 zur Erzeugung einer nicht ebenen Oberfläche, hier zur Erzeugung des. Ventilsitzes. Dazu wird die Messerplatte gleichzeitig einer radialen Einwärtsbewegung, also einer in Richtung auf die Mittelachse 21 erfolgen­ den Bewegung und einer Axialbewegung unterworfen, die gemäß Ziffer 4 in Fig. 3 durch einen Pfeil 67 angedeutet ist. Durch die überlagerte Radial- und Axialbewegung der Messerplatte 7 wird an dem Ring 63 die nicht ebene Oberfläche erzeugt.

Ziffer 5 zeigt einen vierten Verfahrensschritt, der lediglich verdeutlicht, daß das Teilwerkzeug 51 weiter aus der Lagerbuchse 59 herausgefahren und in den Grundkörper 3 des Werkzeugs 1 eingezogen wird.

Zur Erzeugung der nicht ebenen Oberfläche am Ring 63 wird das Werkzeug 1 weiter in axialer Richtung, also in Richtung der Mittelachse 21, nach links verfahren, während die Messerplatte 7 einer radia­ len Einwärtsbewegung in Richtung auf die Mittelach­ se 21 unterworfen wird.

Gemäß Ziffer 6 in Fig. 3 wird das Teilwerkzeug 51 weiter in den Grundkörper 3 des Werkzeugs 1 zurück­ gezogen, so daß es schließlich aus der Lagerbuchse 59 gänzlich ausgefahren ist. Aus der Darstellung gemäß Ziffer 6 in Fig. 3 ist weiterhin ersicht­ lich, daß die Messerplatte 7 durch eine Vorschubbe­ wegung des Werkzeugs 1 eine weitere Axialbewegung ausführt und dabei gleichzeitig radial in Richtung auf die Mittelachse 21 verlagert wird.

In einem letzten Verfahrensschritt, der wieder mit Ziffer 1 gekennzeichnet und in Fig. 3 ganz unten dargestellt ist, wird das Werkzeug 1 nach rechts verlagert, so daß eine Axialbewegung der Messer­ platte 7 erfolgt. Diese befindet sich nunmehr in der radial innersten Position, also im geringsten Abstand zur Mittelachse 21. Damit hat das Werkzeug 1 eine Ausgangslage eingenommen, die der oben er­ läuterten Grundposition entspricht. Die Bearbeitung des Werkstücks ist damit abgeschlossen.

Bei der Durchführung des anhand von Fig. 3 erläu­ terten Verfahrens können die Messerplatte 7 und das Teilwerkzeug 21 bei einem Werkzeug 1 gemäß dem Aus­ führungsbeispiel in Fig. 1 getrennt voneinander verlagert werden. Die bei dem ersten Ausführungs­ beispiel vorgesehene Betätigungseinrichtung 15 weist nämlich zwei unabhängig voneinander aktivier­ bare Druck-/Zugstangen 47 und 53 auf, wobei die er­ ste Druck-/Zugstange 47 der Umsetzeinrichtung 23 beziehungsweise der Verlagerung der Messerplatte 7 zugeordnet ist und die zweite Druck-/Zugstange 53 der Verlagerung des Teilwerkzeugs 51.

Bei einem anhand von Fig. 2 erläuterten Ausfüh­ rungsbeispiel des Werkzeugs 1 weist die Betäti­ gungseinrichtung 15 lediglich eine einzige Druck- /Zugstange 47' auf. Wird diese in axialer Richtung, also in Richtung der Mittelachse 21, verlagert, so wird damit zwangsweise auch das Teilwerkzeug 51 in axialer Richtung ein- beziehungsweise ausgefahren. Gleichzeitig wird durch die anhand von Fig. 2 er­ läuterte Umsetzeinrichtung 23 der Exzenter 17 des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2 einer Drehbewegung unterworfen, weil der Stein 65 mit der Innennut des ersten Gewindeelements 25 zusammen­ wirkt. Es ist hier also eine mechanische Kopplung zwischen Axialbewegung des Teilwerkzeugs 51 und Drehbewegung des Exzenters 17 gegeben. Damit ist auch die Radialbewegung der Messerplatte 17 mit der Axialbewegung des Teilwerkzeugs 51 starr gekoppelt.

Beiden Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß die Axialbewegung der Messerplatte 7 durch eine Axial­ bewegung des gesamten Werkzeugs 1 bewirkt wird. Es ist jedoch auch möglich, daß lediglich die Halte­ rung 9 gegenüber dem Grundkörper 3 eine Axialbewe­ gung ausführt, wenn eine spezielle Betätigungsvor­ richtung vorgesehen wird, die diese Bewegung be­ wirkt.

Aus den Erläuterungen ist ersichtlich, daß das Teilwerkzeug 51, das die Umsetzeinrichtung 23 und den Exzenter 17 durchdringt, so geführt sein muß, daß die gewünschte Drehbewegung des Exzenters mög­ lich ist. Dieser ist beispielsweise mit einer bo­ genförmigen Ausnehmung versehen, durch die das Teilwerkzeug 51 geführt ist.

Zur Funktion des anhand der Fig. 1 und 2 erläu­ terten Werkzeugs und zum Verfahren zur spanabtra­ genden Bearbeitung eines Werkstücks ist noch fol­ gendes festzuhalten:
Die Bearbeitung der beiden Werkstückbereiche kann auch in umgekehrter Reihenfolge erfolgen. Es ist also möglich, zunächst den Ventilsitz zu bearbeiten und dabei die mindestens eine Messerplatte mittels eines Exzenters zu verlagern, und erst anschließend die Lagerbuchse 59 zu bearbeiten, die den Ventil­ schaft führt. Dadurch, daß die beiden Werkstückbe­ reiche in einem einzigen Arbeitsgang bearbeitet werden und ein erneutes Heranführen eines Werkzeugs in einem zweiten getrennten Bearbeitungsgang ent­ fällt, wird eine optimale Ausrichtung des Werkzeugs gegenüber den zu bearbeitenden Werkstückbereichen sichergestellt, so daß der Ventilsitz gegenüber der Lagerbuchse konzentrisch angeordnet ist.

Besonders vorteilhaft ist jedoch bei dem oben be­ schriebenen Verfahren, daß die Ventilsitzbearbei­ tung eingeleitet wird, während noch das Teilwerk­ zeug 51 in der Lagerbuchse geführt ist. Es ergibt sich hierbei also quasi eine mechanische Kopplung der Messerplatte mit dem Teilwerkzeug, so daß hier die konzentrische Anordnung von Ventilsitz und La­ gerbuchse in besonderem Maße gewährleistet ist.

Claims (16)

1. Werkzeug zur spanabtragenden Bearbeitung eines Werkstücks zur Erzeugung einer nicht ebenen Ober­ fläche, insbesondere eines Ventilsitzes, mit einem mindestens eine von einer Halterung (9) aufgenomme­ nen Messerplatte (7) aufweisenden Grundkörper (3), einem gegenüber dem Grundkörper (3) verlagerbaren Teilwerkzeug (51), einer mit der Halterung (9) über eine Kopplungseinrichtung (13) zusammenwirkenden Betätigungseinrichtung (15), dadurch gekennzeich­ net, daß die Kopplungseinrichtung (13) einen Exzen­ ter (17) umfaßt, der mittels der Betätigungsein­ richtung (15) um eine gegenüber der Mittelachse (21) des Werkzeugs (1) versetzte Achse (19) drehbar ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kopplungseinrichtung (13) eine die Drehbewegung des Exzenters (17) bewirkende Um­ setzeinrichtung (23) umfaßt.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umsetzeinrichtung (23) mindestens zwei miteinander kämmende Gewindeelemente (25, 31) aufweist, die vorzugsweise als Steilgewindeelemente ausgebildet sind und von denen ein erstes der Betä­ tigungseinrichtung (15) und ein zweites dem Exzen­ ter (17) zugeordnet ist.

4. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gewinde­ element (25) ein Außen- oder ein Innengewinde und das zweite Gewindeelement (31) ein Innen- oder ein Außengewinde aufweist.

5. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das das Innenge­ winde aufweisende Gewindeelement als Hülsenelement ausgebildet ist.

6. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das das Außenge­ winde aufweisende Gewindeelement als in das Hül­ senelement einführbares Steckteil ausgebildet ist.

7. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungs­ einrichtung (15) eine erste Druck-/Zugstange (47) aufweist.

8. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilwerkzeug (51) als Reibahle ausgebildet ist, deren Mittelach­ se mit der Mittelachse (21) des Werkzeugs (1) zu­ sammenfällt.

9. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilwerkzeug (51) in Richtung der Mittelachse (21) verschieblich ist.

10. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilwerkzeug mit einer Betätigungseinrichtung (15) zusammen­ wirkt.

11. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilwerkzeug (51) die Kopplungseinrichtung (23) und/oder die Be­ tätigungseinrichtung (15) durchdringt.

12. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungs­ einrichtung eine zweite Druck-/Zugstange aufweist.

13. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Druck- /Zugstange (53) konzentrisch zur ersten Druck-/Zug­ stange (47) angeordnet ist.

14. Verfahren zur spanabtragenden Bearbeitung eines Werkstücks zur Erzeugung einer nicht ebenen Ober­ fläche, insbesondere eines Ventilsitzes, mittels eines Werkzeugs mit einem mindestens eine von einer Halterung aufgenommene Messerplatte aufweisenden Grundkörper, einem gegenüber dem Grundkörper verla­ gerbaren Teilwerkzeug und mit einer mit der Halte­ rung über eine Kopplungseinrichtung zusammenwirken­ den Betätigungseinrichtung, insbesondere mittels eines Werkzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 13, welches folgende Schritte umfaßt:

• - Heranfahren des Werkzeugs (1) an das Werkstück bei in das Werkzeug (1) eingefahrenem Teilwerk­ zeug (51),
• - Ausfahren des Teilwerkzeugs (51) aus dem Werk­ zeug (1) in das zu bearbeitende Werkstück, zur Bearbeitung eines ersten Werkstückbereichs,
• - anschließende Bearbeitung eines zweiten Werk­ stückbereichs zur Erzeugung der nicht ebenen Oberfläche mittels der mindestens einen Messer­ platte (7), wobei diese eine Bewegung in axialer und radialer Richtung durchführt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zumindest bei Beginn der Bearbeitung des zweiten Werkstückbereichs das Teilwerkzeug (51) in das Werkstück eingefahren ist.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die axiale Bewegung der Messer­ platte (7) durch eine axiale Bewegung einer Halte­ rung (9) der Messerplatte (7) und/oder des Werk­ zeugs (1) bewirkt wird.